JP4217022B2 - 水溶性有機溶剤の精製方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水溶性有機溶剤の精製方法に関する。さらに詳しくは炭化水素混合油からの芳香族炭化水素類の抽出蒸留において抽出溶剤として使用された、炭素数８〜１３の炭化水素化合物である不純物を含む水溶性有機溶剤の精製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
炭化水素混合油からの芳香族炭化水素類の抽出蒸留では、一般に、抽出溶剤として水溶性有機溶剤が循環使用される。しかし、場合によっては抽出蒸留の運転中に、溶剤中に炭素数８〜１３の炭化水素化合物の不純物が蓄積し、その結果、蒸留塔内で泡が発生（フォーミング）し、運転が不安定になるというトラブルが生じる。そこで、上記トラブルを回避するために、上記不純物が蓄積した水溶性有機溶剤から不純物を除去して、水溶性有機溶剤を使用前の安全運転可能な状態へ戻す必要がある。
【０００３】
上記不純物を除去するための方法として、蒸留による除去が考えられる。しかし、蒸留による除去は、不純物の濃度は低減されるものの、フォーミング性の改善が不十分である。
【０００４】
一方、特開平８−２２４４０４号公報には、水不溶性の不純物を含む水溶性溶剤に水を添加し、不純物を層分離させて除去する方法が記載されている。この公報の実施例１〜３によれば、処理された溶剤に含まれる不純物（油分）の含量は１重量％である。しかし、炭化水素混合油からの芳香族炭化水素類の抽出蒸留において、泡の発生を回避するためには、溶剤に含まれる不純物の濃度を０.１重量％以下に低減する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者は、処理後の溶剤における不純物の濃度をさらに低下させ、かつ泡の発生を抑制すべく鋭意検討した結果、不純物を含む水溶性溶剤に水を添加して不純物を除去する方法において、特定の水溶性溶剤を選択し、かつ添加される水の量を最適化することにより、上記問題が解決できることを見出した。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下に述べる、水溶性有機溶剤の精製方法を提供するものである。
【０００７】
すなわち、沸点が２００℃以上である水溶性有機溶剤に含まれる不純物を該水溶性有機溶剤から分離して、該水溶性有機溶剤を精製する方法において、該不純物が炭素数８〜１３の炭化水素化合物であり、該水溶性有機溶剤と該不純物との混合系に該混合系に対して１５〜４５体積％の水を添加混合して水相と油相に分離し、次いで、分離された水相を、１００ｍｍＨｇ以下の減圧下、２００℃未満の温度での蒸留に付して水相から水分を除去することを含む、水溶性有機溶剤の精製方法を提供する。
【０００８】
本発明の好ましい実施態様では、水溶性有機溶剤が、Ｎ−ホルミルモルホリン、スルホラン、Ｎ−メチルピロリドンまたは２−ピロリドンである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本明細書において、「フォーミング性」とは、生じる泡の量および生じた泡が消えるまでの時間の両方を意味する。
【００１０】
水溶性有機溶剤
本発明における水溶性有機溶剤は２００℃以上の沸点を有し、好ましくは２２０℃以上の沸点を有する。具体的には、Ｎ−ホルミルモルホリン、スルホラン、Ｎ−メチルピロリドンおよび２−ピロリドンが挙げられ、特にＮ−ホルミルモルホリンが好ましい。
【００１１】
不純物
本発明方法において除去されるべき不純物は、炭素数８〜１３の炭化水素化合物、特に、オレフィンの二量体および芳香族化合物を包含する。具体的には、炭素数４〜７のオレフィンが２量化したもの、およびベンゼンに炭素数４〜７のオレフィンが結合したものが挙げられる。オレフィンとしては、上記炭素数を有する種々のものが挙げられ、直鎖状でも分岐状でもよく、具体的には、例えば、メチルペンテンが挙げられる。また、不純物は、上記オレフィンの２重結合、ベンゼン環上の２重結合及びベンゼン環に結合したオレフィンの２重結合が水素添加されていてもよい。
【００１２】
水
添加される水の量は、水溶性有機溶剤と不純物の混合系に対して１５〜４５体積％であり、好ましくは２０〜４０体積％である。この水の添加により、不純物の分離が容易にされる。水の量が下限未満では、不純物の除去が十分でなく、従って、フォーミング性も改善されない。一方、上限を超えると、水の混合時にエマルジョンを生じて相分離が困難となるため、不純物の除去が不十分となり、溶剤のロスも多くなる。
【００１３】
精製方法
まず、不純物を含む水溶性有機溶剤に所定量の水を添加混合して、水相と油相とを形成させる。水相は、水溶性有機溶剤および水を主成分として含み、油相は、不純物を主成分として含む。次いで、上記水相を油相から分離する。相分離方法としては、通常の油水分離法が使用され、例えば、デカンテーションなどが挙げられる。
【００１４】
上記相分離によって得られた水相は減圧蒸留に付されて、水が分離される。減圧蒸留は、１００ｍｍＨｇ以下の減圧下、２００℃未満の温度（ボトム温度）で行なわれる。好ましくは８０ｍｍＨｇ以下の減圧下、１８０℃以下の温度で行われる。温度が２００℃以上であると、溶剤の加水分解が生じるので好ましくない。
【００１５】
こうして精製された水溶性有機溶剤は、不純物濃度が０.１重量％以下であり、かつ新鮮な水溶性有機溶剤と同程度のフォーミング性を有する。従って、炭化水素混合油からの芳香族炭化水素類の抽出蒸留において、十分再使用可能である。
【００１６】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例により限定されるものではない。
【００１７】
実施例
１．相分離
ガソリンからのベンゼンの抽出蒸留における溶剤として使用された、炭素数８〜１３の炭化水素類１．２５重量％を含有するＮ−ホルミルモルホリン１００体積部に、下記表１に示す種々の量の水を添加し、振とう・混合した後、静置した。その結果、２層に分離した。上層の油相をデカンテーションで分離し、得られた水相について、不純物濃度の測定およびフォーミング性（泡の量および泡が消えるまでの時間）の評価を行なった。その結果を、処理前の評価結果と共に、下記表１に示す。なお、不純物濃度は、ガスクロマトグラフィーにより測定した。また、フォーミング性の評価は、ＪＩＳ法に基づき、６００ｍｌ／分で空気を吹き込むことにより行なった。
【００１８】
【表１】

＊新鮮なＮ−ホルミルモルホリンのフォーミング性評価における泡の量は２０ｍｌ以下であり、泡が消えるまでの時間は１０秒以下であった。
【００１９】
上記表１から明らかなように、水の添加量が本発明の範囲内である実験ＢおよびＣでは、処理後の不純物の濃度が０．１重量％以下であり、フォーミング性も良好であった。一方、水の添加量が１０体積％である実験Ａでは、不純物濃度の低下が十分でなく、フォーミング性も改善されなかった。また、水の添加量が５０体積％である実験Ｄでは、水の混合時にエマルジョンが生じて相分離が困難であったため、不純物の分離が不十分あり、溶剤のロスも多かった。
【００２０】
２．脱水
上記実験Ｃの相分離で得られた水相を、５段のガラス製蒸留装置を用いて、下記表２に示す種々の条件下で脱水を行なった。脱水後の水分量、溶剤の純度および溶剤のロスの測定結果を下記表２に示す。なお、水分量はカールフィッシャー法により定量した。
【００２１】
【表２】

＊新鮮なＮ−ホルミルモルホリンの水分量は０．２重量％以下である。
【００２２】
上記表２から明らかなように、１００ｍｍＨｇ以下の減圧下、２００℃未満のボトム温度で蒸留を行った実験３および４では、新鮮なＮ−ホルミルモルホリンの水分量と同程度に水が除去された。一方、ボトム温度が２００℃である実験２では、水の除去が十分でなく、また、ボトム温度が２４０℃である実験１では、Ｎ−ホルミルモルホリンの加水分解が生じたため、脱水後の溶剤の純度が低下し、溶剤のロスも多かった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明方法によれば、使用された、不純物を含む水溶性有機溶剤の不純物濃度が十分低下され、かつフォーミング性が改善されるため、再使用可能な水溶性有機溶剤が得られる。

Claims (2)

1. 沸点が２００℃以上である水溶性有機溶剤に含まれる不純物を該水溶性有機溶剤から分離して、該水溶性有機溶剤を精製する方法において、該不純物が炭素数８〜１３の炭化水素化合物であり、該水溶性有機溶剤と該不純物との混合系に該混合系に対して１５〜４５体積％の水を添加混合して水相と油相に分離し、次いで、分離された水相を、１００ｍｍＨｇ以下の減圧下、２００℃未満の温度での蒸留に付して水相から水分を除去することを含む、水溶性有機溶剤の精製方法。
2. 水溶性有機溶剤が、Ｎ−ホルミルモルホリン、スルホラン、Ｎ−メチルピロリドンまたは２−ピロリドンである、請求項１記載の方法。